연구대상지역의 경우 다양한 가스하이드레이트포화율 층들로 구성되어 있으 며, 생산 기간 동안 함유층 별 공저압이 미치는 영향을 정량적으로 파악하였다.
감압 생산 시 해리가 주로 발생하는 가스하이드레이트포화율 55% 이하인 4번 째(Sh=38.8%), 10번째(Sh=55.1%) 함유층에서 압력 및 가스하이드레이트포화율 변 화를 비교･분석하였다. 그 결과 공저압이 낮을수록 압력 전파 영향 반경이 넓 어지며, 생산정에서 수평거리에 따른 압력 변화속도가 빨라졌다(Fig. 12). 이로 인해 공저압이 낮을수록 가스하이드레이트 해리가 발생하는 영역이 증가하였다 (Fig. 13). 생산 기간 동안 4번째 층에서는 약 60m, 10번째 층에서는 약 40m까 지 압력 전파 영향 반경이 나타났으며, 가스하이드레이트포화율이 낮을수록 압 력 전파 영향 반경이 넓게 나타났다. 이에 가스하이드레이트 해리가 발생하는 영역도 각각 23.3m, 21.9m로 1.4m의 차이가 발생하였다. 이처럼 생산 기간 동 안 감압조건에 따라 해리영역이 상이해질 수 있으며, 이를 고려하여 가스하이 드레이트 개발 시 관측공과 생산정의 이격거리나 다중생산정 간격을 설정할 수 있을 것으로 사료된다.
또한 공저압이 생산 기간 동안 가스하이드레이트 해리에 미치는 영향을 파악 하기 위하여 모든 공저압 조건에서 30일 동안 가스하이드레이트 해리가 완료되 는 생산정부터 2m 지점에서 시간에 따른 가스하이드레이트 해리율 및 온도 변 화를 비교･분석하였다. 그 결과 공저압이 낮을수록 압력 전파가 빨라짐에 따라 가스하이드레이트 해리율도 증가하였으며, 가스하이드레이트포화율이 낮은 함 유층에서 해리가 완료되는 시점이 더 앞당겨지는 것을 확인하였다(Fig. 14) 또 한 가스하이드레이트 해리 시 흡열반응으로 인한 가스하이드레이트 함유층 내 온도저하는 공저압이 낮을수록 더 크게 발생하였으며, 10번째 함유층에서는 최 대 4.6℃, 4번째 층에서는 최대 2.8℃ 저하되어 가스하이드레이트포화율이 높을 수록 더 낮은 온도까지 감소하는 것을 파악하였다(Fig. 15). 두 개의 가스하이드
(a) 4th layer(Sh=38.8%)
(b) 10th layer(Sh=55.1%)
Fig. 12 Pressure according to distance from well at 30 day production each BHP
(a) 4th layer(Sh=38.8%)
(b) 10th layer(Sh=55.1%)
(a) 4th layer(Sh=38.8%)
(b) 10th layer(Sh=55.1%)
Fig. 14 Dissociation rate at distance of 2m from production well each BHP
(a) 4th layer(Sh=38.8%)
(b) 10th layer(Sh=55.1%)
또한 연구대상지역의 경우 14개 가스하이드레이트 함유층 중 9개의 층이 70% 이상의 높은 가스하이드레이트포화율을 가지고 있으며, 해당 층은 감압법 적용 시 압력 전파가 지연되는 것을 압력 분포를 통해 확인하였다. 이에 약 70% 이상의 높은 가스하이드레이트포화율 함유층에서 생산 기간 동안 공저압 이 미치는 영향을 파악하고자 11번째 함유층(Sh=71.1%)에서 30일 일 때 압력 및 가스하이드레이트포화율을 비교･분석하였다. 생산정에서 수평거리에 따른 압력 변화를 통해 공저압이 낮을수록 압력 전파 영향 반경이 넓게 나타나며, 30일 동안 압력 전파가 지연됨에 따라 압력 전파 영향 반경이 10m로 4, 10번째 함유 층보다 작았으며, 이에 따라 가스하이드레이트 해리영역은 3m로 4, 10번째 함 유층에 비해 7배 작게 나타났다. 또한 가스하이드레이트포화율 변화를 통해 해 당 층에서 가스하이드레이트가 재형성 될 수 있음을 확인하였다(Fig. 16).
높은 가스하이드레이트포화율 함유층에서 공저압이 해리에 미치는 영향을 파 악하기 위해 30일 동안 모든 조건에서 목표 공저압까지 도달하며 해리가 완료 되는 0.5m 지점에서 시간에 따른 압력 및 가스하이드레이트포화율을 비교하였 다. 그 결과 공저압이 낮을수록 가스하이드레이트 해리 속도가 빨라졌지만, 모 든 공저압 조건에서 압력 전파가 지연됨에 따라 압력 변화가 불안정하게 나타 났다(Fig. 17). 또한 생산 기간 동안 해리가 모두 발생하는 지점인 0.5m에서 연 구지역의 가스하이드레이트 함유층 중 가장 낮은 가스하이드레이트포화율을 가 지는 4번째 함유층과 11번째 함유층에서 압력변화를 비교하였으며, 4번째 층에 서는 압력 변화가 안정적으로 나타나지만 11번째 함유층에서는 압력 변화가 불 안정한 것을 확인하였다(Fig. 18). 이는 높은 가스하이드레이트포화율일 때 초기 유체투과도가 낮아 압력 전파가 지연되는 한계 가스하이드레이트포화율의 영향 인 것으로 사료된다. 또한 가스하이드레이트포화율이 높은 함유층에서 공저압 이 낮을수록 불안정한 압력 변화가 더 심하게 나타났으며, 이에 한계 가스하이 드레이트포화율을 가진 함유층에서 감압법 적용 시 적정 공저압을 선정해야 할 것으로 사료된다.
(a) Pressure
(b) Gas hydrate saturation
(a) Pressure
(b) Dissociation rate
Fig. 17 Changes of pressure and dissociation rate
at distance of 0.5m from production well in 11th gas hydrate layer
(a) 7MPa (b) 8MPa
(c) 9MPa (d) 10MPa
(e) 11MPa (f) 12MPa